PROPAGAÇÃO DE CALOR - Física Experimental II
DisciplinaFísica Experimental II1.481 materiais • 7.068 seguidores
Tayane Moraes
Professora: Claudia Logelo				Turma: 3102
Para que ocorra troca de calor, é necessário que ele seja transferido de uma região a outra através do próprio corpo, ou de um corpo para outro. Existem três processos de transferência de calor estudados na termologia, são eles: condução, convecção e irradiação.
Condução: Em nível atômico, verificamos que os átomos de uma região quente possuem em média uma energia cinética maior do que a energia cinética dos átomos de uma região vizinha próxima. Eles fornecem uma parte do excesso de energia mediante colisões com os átomos vizinhos. Estes vizinhos colidem com outros vizinhos, e assim por diante ao longo do material. Os próprios átomos não se deslocam de uma região para outra do material, mas a energia cinética é transferida de uma região para outra .
Convecção: A transferência de calor por convecção é um processo muito complexo e não existe nenhuma equação simples para descrevê-lo. A taxa de transferência de calor por convecção é diretamente proporcional à área da superfície. A viscosidade do fluido retarda o movimento da convecção natural nas vizinhanças de superfícies estacionárias, dando origem a uma película ao longo da superfície. A convecção forçada produz uma diminuição da espessura desta película, fazendo aumentar a taxa de transferência de calor. Verifica-se que a taxa de transferência de calor na convecção é aproximadamente proporcional à potência de da diferença de temperatura entre a superfície e um ponto do seio do fluido.
Irradiação: A transferência de calor pela irradiação ocorre em virtude da existência de ondas eletromagnéticas. Qualquer corpo, mesmo com uma temperatura normal, digamos a 20ºC, quase toda energia é transportada pelas ondas infravermelhas que possuem um comprimento de onda maior do que o comprimento de onda da luz visível. À medida que a temperatura se eleva, os comprimentos de onda se deslocam para valores menores.
Como a temperatura varia em função da distância.
Mostrar o fenômeno de propagação de calor e transporte de massa.
Apresentar a relação do tempo com a propagação de calor.
- Lamparina *(na imagem uma vela)
- Conjunto para propagação de calor (condução, irradiação e convecção)
Foi posicionada uma lamparina no início de uma barra metálica, onde o fim da barra estava fixada à um suporte. Esta barra metálica continha 5 esferas presas com parafina e suas distâncias eram de acordo com a tabela a baixo:
O calor que a lamparina gerava, entrava em contato com a ponta da barra metálica. A medida que ia acontecendo a transferência de calor pela barra, a parafina ia derretendo e a esfera se desprendia da barra, assim podíamos verificar em que momento (tempo) a condução do calor estava na posição da barra.
Obs: O tempo referente à distância de 5,5cm não foi obtido, pois o local onde seria colocada a esfera estava avariado.
Em um recipiente foi posicionada uma lâmpada direcionada para a parte inferior. Na parte superior do recipiente foi posicionada uma hélice. O experimento consiste basicamente em: A lâmpada é ligada e passa a aquecer a parte inferior do recipiente, que aquece a massa de ar também. A massa de ar quente por ser menos densa tende a subir, e a massa de ar que estava acima do recipiente passa a ser mais densa e desce. A massa de ar fria que passou para o fundo do recipiente irá ser aquecida, se tornará menos densa e subirá e a massa de ar na parte superior se tornará menos densa e irá descer. A continuidade desse fenômeno fará com que a hélice se movimente e este transporte de massa justifica a convecção.
Para este experimento, foi posicionada uma lâmpada a uma certa distância de um termômetro. A temperatura inicial do ambiente, que o termômetro indicava era a de 27°C. A potência da lâmpada era de 60W. Após ascender a lâmpada, foi contado um tempo de 120 segundos e observado a que temperatura o termômetro indicava. A temperatura foi de 29°C, após a lâmpada ter irradiado calor.
Com base nos dados obtidos nos experimentos, foi possível chegar às seguintes conclusões:
Condução: Foi observado que a propagação de temperatura é inversamente proporcional à distância, pois, como mostra o gráfico a seguir, demorou um tempo extremamente longo até que o calor fosse conduzido até a última esfera e ela se desprendesse.
Convecção: Foi possível verificar que após a massa de ar do fundo do recipiente ser aquecida, se tornar menos densa que a massa de ar da parte superior e realizarem o transporte de massa( girando a hélice), justificando assim a convecção.
Irradiação: Com base nos dados obtidos, foi possível realizar os cálculos a seguir:
E concluir que enquanto nos outros 2 modos de transmissão de calor anteriores necessitam de matéria, a transmissão de calor por irradiação pode se propagar no vácuo, ou seja, na ausência de matéria, transportando a energia térmica por ondas eletromagnéticas.